• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Хімічні властивості Карбону та Силіцію

Карбон і Силіцій відносяться до головної підгрупи четвертої групи періодичної системи елементів. Більшість сполук карбону вивчаються в розділі “Органічна хімія”, до неорганічних сполук традиційно відносять оксиди Карбону (СО – чадний газ, СО₂ - вуглекислий газ), карбонатну (вугільну) кислоту та її солі, а також сполуки карбону з металами – карбіди. Відомі також неорганічні сполуки вуглецю – карбоніли.

Карбон утворює декілька алотропних модифікацій: алмаз, графіт, карбін і полікумулен, з яких найбільш поширеною є графіт. Часто зустрічається також аморфний вуглець. Вуглець за звичайних умов – малоактивна речовина, але його активність значно підвищується із зростанням температури. З різних модифікацій Карбону найактивнішою є аморфна, менш активним є графіт і ще менш активним – алмаз.

При спалюванні вугілля, основною складовою частиною якого є карбон, відбувається реакція:

С+ О₂ = СО₂.

Вуглець також безпосередньо реагує із флуором і при сильному нагріванні за присутності каталізатора з воднем:

С + 2F₂ = СF₄ , С + 2H₂ = СH₄.

Ступінь окиснення Карбону в його сполуках буває: –4, +2, +4. Карбон в неорганічних сполуках може знаходитися в таких станах гібридизації: sp, sp², sp³, яким відповідає координаційне число, відповідно, 2, 3, 4.

Оксид Карбону (ІІ) (чадний газ) – безбарвний газ без запаху, дуже отруйний. Він може утворюватися під час пожежі в умовах недостатньої кількості кисню. Чадний газ не поглинається у звичайних протигазах, що викликає потребу використовувати ізолюючі протигази. СО – за підвищених температур сильний відновник, що використовується в металургійних процесах:

Fe₂O₃ + 3CO = 2Fe + 3CO₂ .

Оксид карбону (ІV) (вуглекислий газ) – безбарвний газ із слабким кислуватим запахом, не підтримує горіння та дихання. Велика кількість вуглекислого газу небезпечна для людського організму: вже через наявність 7% СО₂ у повітрі людина непритомніє, а за наявності 20% СО₂ наступає параліч органів дихання. Вуглекислий газ є більш ефективним флегматизатором, ніж азот і аргон, тому його використовують як газовий засіб пожежогасіння у вогнегасниках типу ВВ (російська абревіатура ОУ). В цих вогнегасниках СО₂ під тиском 5-20 МПа переходить в рідкий стан. Під час роботи вогнегасника вуглекислий газ, що виходить під тиском з вогнегасника, завдяки інтенсивному випаровуванню та розширенню, охолоджується і частково переходить у твердий стан (сухий лід). Він припиняє доступ повітря до осередку загоряння і одночасно охолоджує його, це приводить до припинення процесу горіння. Але найбільш активні метали можуть горіти у вуглекислому газі:

2Mg + CO₂ = 2MgO + C.

Тому СО₂ не можна використовувати для гасіння таких металів.

При взаємодії СО₂ з водою утворюється слабка і нестійка двохосновна карбонатна (вугільна) кислота - Н₂СО₃. Солі карбонатної кислоти – карбонати – в більшості не розчинені у воді (крім солей лужних металів та амонію). Нерозчинені у воді карбонати при нагріванні розкладаються на вуглекислий газ та оксид металу:

СаСО₃ = СаО + СО₂­.

Ця реакція використовується для добування негашеного вапна (СаО). При взаємодії його з водою (процес гасіння) одержують гашене вапно:

СаО + Н₂О = Са(ОН)₂ .

Дрібний гідрокарбонат натрію є основою вогнегасного порошку - ПСБ-3. Водний розчин NaНCO₃ є основою лужної складової в хімічно-пінних вогнегасниках. Кислотна складова хімічно-пінних вогнегасників складається з сульфатної кислоти або її суміші з сульфатом феруму. При роботі таких вогнегасників використовується газоутворююча реакція:

2NaНCO₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + H₂O + CO₂­.

З металами Карбон утворює карбіди, які утворюються при сильному нагріванні вуглецю з металами або оксидами металів:

СаО +3С = СО + СаС₂ , 4Аl + 3C = Al₄C₃.

Під час взаємодії карбідів з водою утворюються відповідні гідроксиди і вуглеводні:

СаС₂+ Н₂О = Са(ОН)₂ + С₂Н₂­, Al₄C₃ + 12Н₂О=4Аl(ОН)₃ +3СН₄­.

Виділення горючих газів при взаємодії з водою робить карбіди пожежонебезпечними. Крім того, при гасінні карбідів не можна використовувати воду. При взаємодії карбідів активних металів з водою вуглеводні, що виділяються, можуть займатися за звичайних умов.

Силіцій є другим за поширеністю елементом земної кори (26,7%). Основними ступінями окиснення Силіцію є +4 і –4. Ступінь окиснення –4 Силіцій має у сполуках з металами (силіциди) та гідрогеном (силани). Силіциди утворюються за високих температур при взаємодії простих речовин або оксидів металів з кремнієм:

2Mg + Si = Mg₂Si.

При взаємодії силіцидів з водою та кислотами утворюється суміш силанів (Si_nH_2n+2), основним серед яких є моносилан - SiH₄:

Mg₂Si + 4HCl = 2MgCl₂ + SiH₄­.

Силан при контакті з повітрям і водою самозаймається:

SiH₄ + 2О₂ = SiО₂ + 2Н₂О, SiH₄ + 2Н₂О = SiО₂ + 4Н₂­.

Тому силани є пожежонебезпечними речовинами, які не можна гасити засобами, до складу яких входить вода.

З киснем Силіцій утворює оксид SiО₂, який є найбільш стійкою сполукою Силіцію. Кристали диоксиду Силіцію зустрічаються у природі у вигляді мінералу кварцу. Звичайний пісок – це дрібний SiО₂ з невеликою кількістю домішок. Пісок широко застосовується в будівництві, для виготовлення скла, цементу, кераміки. Пісок з давніх часів використовується як простіший засіб пожежогасіння. Диоксид Силіцію не реагує з кислотами, крім фторидної (плавикової):

SiО₂ + 6НF = H₂SiF₆ + 2H₂O.

За кімнатної температури SiО₂ повільно реагує з лугами, у разі нагрівання швидкість реакції збільшується:

SiО₂ +2NaOH = Na₂SiO₃ +H₂O.

Ця реакція показує, що SiО₂ – кислотний оксид. Диоксид кремнію з водою не реагує, тому кислоту, яка відповідає цьому оксиду одержують з солей силікатної кислоти – силікатів:

Na₂SiO₃ + H₂SO₄ = H₂SiO₃¯ + Na₂SO₄ .

Приклад 43.

Записати рівняння реакцій за допомогою яких можна здійснити такі перетворення:

HCl®H₂®KH®KOH® KCl.

Для кожної речовини дати назву, вказати до якого класу неорганічних речовин відноситься кожна сполука.. Для окисно-відновних реакцій написати електроні рівняння, для іонообмінних – іонні рівняння.

Розв'язання.

1. 2HCl + Zn = ZnCl₂ + H₂,

2. H₂ +2 K = 2KH,

3. KH + H₂O = KOH + H₂­.

4. KOH + HCl = KCl + H₂O,

K⁺ +OH^– + H⁺+Cl^– = K⁺+Cl^– + H₂O, Н⁺ + OH^– = H₂O.

Назви речовин та класи сполук: HCl – хлоридна кислота, H₂ – водень, неметал, KH – гідрид калію, KOH – гідроксид калію.

Запитання для самоконтролю

1. Як змінюються неметалічні властивості в групах і періодах періодичної системи елементів?

2. Які неметали найбільш поширені у земній корі?

3. Яке значення має озон для життя на землі?

4. Які елементи не можуть проявляти додатні ступені окиснення?

5. В контакті з яким металом горить вода?

6. Який склад має повітря? Яка складова частина повітря підтримує горіння?

7. Яка кислота легко реагує зі склом?

8. В чому різниця в дії концентрованої та розведеної сульфатної кислоти на метали?

9. Що таке гідриди металів? Чи можна для їх гасіння використовувати воду?

10. Що таке гіпс? Де він застосовується? Як впливає підвищена температура на влàстивості гіпсу?

11. Які сполуки утворює азот з воднем та киснем? Чи можуть вони бути причиною пожежі?

12. Що таке нітриди?

13. Що таке піротехнічні генератори аерозолів?

14. Які вам відомі будівельні матеріали на основі сполук кремнію?

15. Що таке карбіди металів? Як вони реагують з водою?

16. В чому різниця в дії на людину вуглекислого та чадного газу?

Читайте також:

1. OПТИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ КОЛОЇДНИХ СИСТЕМ
2. А) Товар і його властивості.
3. Аеродинамічні властивості колісної машини
4. Алкани (насичені вуглеводні). Хімічні властивості алканів
5. Алкани, їх хімічні властивості.
6. Алкени. Хімічні властивості
7. Алкіни. Хімічні властивості
8. Аміни. Фізичні та хімічні властивості аліфатичних амінів.
9. Аналізатори людини та їхні властивості.
10. Аналізатори людини та їхні властивості.
11. АНТИДЕТОНАЦІЙНІ ВЛАСТИВОСТІ
12. Арифметичні дії над дійсними невід’ємними числами. Їхні властивості

Переглядів: 7410